(57)【要約】【課題】  薄型で部品配置の自由度に優れ、かつ高速動作に対応した優れた過渡応答性を有する固体電解コンデンサを提供する。【解決手段】  弁金属からなる金属板表面１１に銅層１２を形成した複合金属板１の銅層１２側より凹部３を形成し、弁金属が露出された凹部３の内面に、順次、金属蒸着で形成された金属部分を含みかつ酸化皮膜を有する金属拡面化層５、固体電解質層、及び陰極端子部を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁金属からなる金属板の一部に金属層を形成して前記弁金属が露出した露出部を有する複合金属板の前記露出部に、金属蒸着で形成された金属部分を含みかつ酸化皮膜を有する金属拡面化層、固体電解質層、及び陰極端子部が順次形成されていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記陰極端子部の表面を前記金属層の表面と同一平面となるように前記陰極端子部を配置したことを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
弁金属からなる金属板の片面全面に金属層を形成した複合金属板上の少なくとも一部に保護層を形成する工程と、
前記保護層が形成されていない前記複合金属板の部分に、前記金属層側より凹部を形成することにより、その凹部内面に前記弁金属を露出させる工程と、
前記凹部の内面の弁金属の表面に、金属蒸着で形成された金属部分を含みかつ酸化皮膜を有する金属拡面化層を形成する工程と、
前記金属拡面化層の上に固体電解質層を形成する工程と、
前記固体電解質層の上に、陰極端子部を形成する工程と、
前記保護層を除去して前記金属層を露出させる工程と、
を有することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項４】
弁金属からなる金属板の片面の一部に金属層を形成し、前記弁金属を露出させた露出部を有する複合金属板とする工程と、
前記金属層上に保護層を形成する工程と、
前記弁金属の露出部の表面に、金属蒸着で形成された金属部分を含みかつ酸化皮膜を有する金属拡面化層を形成する工程と、
前記金属拡面化層の上に固体電解質層を形成する工程と、
前記固体電解質層の上に、陰極端子部を形成する工程と、
前記保護層を除去して前記金属層を露出させる工程と、
を有することを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項５】
前記金属蒸着で形成された金属部分を含みかつ酸化皮膜を有する金属拡面化層を形成する工程は、金属を蒸着した後、当該金属に酸化皮膜処理を施すことを特徴とする請求項３又は４記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【請求項６】
前記金属蒸着で形成された金属部分を含みかつ酸化皮膜を有する金属拡面化層を形成する工程は、酸化皮膜が予め形成された金属を蒸着することを特徴とする請求項３又は４記載の固体電解コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄型で部品配置の自由度に優れ、かつ高速動作に対応した優れた過渡応答性を有する固体電解コンデンサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代では、さまざまな電子回路の分野において、多様なコンデンサが用いられ、その一種として、等価直列抵抗（ＥＳＲ）が小さく周波数特性に優れた固体電解コンデンサが広く利用されている。従来の固体電解コンデンサとして、陽極体となる金属板に形成した凹部に固体電解質層を設けて個片に切断したものを二つ重ね合わせて陰極体をサンドイッチするとともに、陽極端子を取り付けたものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２８４８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、パーソナルコンピュータなどデジタル機器の分野においては、低ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）など特性改善の点で多端子型の固体電解コンデンサが求められている。また、機器の小型化や、高速動作に対応した優れた過渡応答性の要請ともあいまって、より薄型で部品配置の自由度に優れた固体電解コンデンサが求められている。
【０００５】
しかし、上述した固体電解コンデンサは、個片二つで陰極体をサンドイッチして陽極端子を取り付ける構造であるため、サイズ上の薄型化にも限界があった。また、従来の固体電解コンデンサでは、サイズや形状の制約から、電流供給対象となるＬＳＩとは水平方向のずれた位置で基板へ実装することが必須となる。そのため、過渡応答性の改善に限界があり、この点からも、部品配置における自由度の増大が希求されていた。
【０００６】
本発明は、上記のような従来の問題点を解決するもので、その目的は、薄型で部品配置の自由度に優れ、かつ高速動作に対応した優れた過渡応答性を有する固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の固体電解コンデンサは、弁金属からなる金属板の一部に金属層を形成して前記弁金属が露出した露出部を有する複合金属板の前記露出部に、金属蒸着で形成された金属部分を含みかつ酸化皮膜を有する金属拡面化層、固体電解質層、及び陰極端子部が順次形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、前記固体電解コンデンサを製造方法の観点から捉えたものであり、弁金属からなる金属板の片面全面に金属層を形成した複合金属板上の少なくとも一部に保護層を形成する工程と、前記保護層が形成されていない前記複合金属板の部分に、前記金属層側より凹部を形成することにより、その凹部内面に前記弁金属を露出させる工程と、前記凹部の内面の弁金属の表面に、金属蒸着で形成された金属部分を含みかつ酸化皮膜を有する金属拡面化層を形成する工程と、前記金属拡面化層の上に固体電解質層を形成する工程と、前記固体電解質層の上に、陰極端子部を形成する工程と、前記保護層を除去して前記金属層を露出させる工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、弁金属からなる金属板の片面の一部に金属層を形成し、前記弁金属を露出させた露出部を有する複合金属板とする工程と、前記金属層上に保護層を形成する工程と、前記弁金属の露出部の表面に、金属蒸着で形成された金属部分を含みかつ酸化皮膜を有する金属拡面化層を形成する工程と、前記金属拡面化層の上に固体電解質層を形成する工程と、前記固体電解質層の上に、陰極端子部を形成する工程と、前記保護層を除去して前記金属層を露出させる工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、薄型で部品配置の自由度に優れ、かつ高速動作に対応した優れた過渡応答性を有する固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態における固体電解コンデンサの製造方法（工程１〜４）を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における固体電解コンデンサの製造方法（工程５〜８）を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態における固体電解コンデンサの製造方法（工程１〜４）を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における固体電解コンデンサの製造方法（工程５〜８）を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
[第１の実施形態]
本実施形態の固体電解コンデンサは、図１及び図２に示すような工程１〜８に従って製造される。
【００１３】
（工程１：複合金属板の用意）
まず、弁金属からなる金属板１１の片面全面に金属層としての銅層１２を形成した複合金属板１を用意する（図１（ａ））。ここで、弁金属としてはアルミニウムが望ましいが、タンタル、ニオブ、チタン等を用いることもできる。また、金属板１１の厚さは５０から８００μｍを用いることができる。さらに、複合金属板１の製法としては、アルミニウム板に銅メッキを施して形成する方法の他、アルミニウム板と銅板を重ねて圧延したクラッド材を用いても良い。また、上記金属層としては、銅層１２以外にもニッケル等の金属層を用いることができ、さらに表面に他のメッキ層を形成してもよい。
【００１４】
（工程２：保護層の形成）
次に、複合金属板１における銅層１２が形成された面の一部に保護層２を形成する（図１（ｂ））。この保護層２については、複合金属板１の全面を覆う必要は無く、また、その後の加工のための窓部が形成されていても良い。
【００１５】
（工程３：凹部の形成）
続いて、複合金属板１１における保護層２を形成していない部分に凹部３を形成し、凹部３の表面に弁金属からなる金属板１１の地金を露出させるとともに、凹部３の側面に絶縁層４を形成する（図１（ｃ））。凹部３は、複合金属板１の長手方向及び幅方向に沿って所定間隔で形成する。凹部３を形成する手段としては、切削、プレス、エッチング等が挙げられる。
【００１６】
（工程４：拡面化処理）
その後、凹部３の内面に、金属蒸着によって拡面化層５を形成する。拡面化層５は、例えば、純度９９．８％アルミニウムを蒸着ソースとし、３×１０−３トルの窒素と３×１０−４トルの酸素との雰囲気内で、抵抗加熱式蒸着により、厚さ２０μｍ程度のアルミニウム層として形成することができる。蒸着ソースとなるアルミニウムは、その表面に予め金属酸化皮膜層が形成されていてもよい。蒸着法としては、上記の抵抗加熱式蒸着以外にも他の蒸着法、例えば、イオンプレーティング法、スパッタリング法、イオンビームスパッタ法、イオンビームアシスト蒸着法などを用いることができる。
【００１７】
ここで、拡面化処理を従来のようにエッチングで行う場合には、凹部３を形成した複合金属板１１の残存する厚みによってそのエッチング深さが制限されてしまう。これに対し、金属蒸着を用いた場合は、複合金属板１１の残存する厚みに拘わらず金属蒸着の蒸着量を制御することで、拡面化の程度を自由に調整できる。よって、拡面化の度合によって表面積を変化させることにより、容量を調整することができる。このため、複合金属板１１の板厚に左右されずに所望の容量の製品を製造でき、製造ラインの汎用性を高めることができる。
【００１８】
（工程５：酸化皮膜の形成）
次に、その拡面処理した凹部の表面に化成処理を施して酸化皮膜層６を形成する（図２（ｅ））。この酸化皮膜層６は、拡面化層５がアルミニウムの場合は酸化アルミニウムとなり、誘電体層となる。化成処理は、通常実施されている条件にしたがって行う。例えば、ホウ酸５％の水溶液にアンモニアを加え、６〜７ｐＨに調整したものに陽極体となる金属板１１を浸漬するとともに、直流電圧を印加して行うことができる。
【００１９】
（工程６：固体電解質層の形成）
さらに、酸化皮膜層６の上に、固体電解質層７を形成する（図２（ｆ））。ここで、固体電解質層７としては、導電性高分子が好適であり、このような導電性高分子層は、チオフェン、ピロール等をもとに、化学重合、電解重合や導電性高分子を分散した分散水溶液の塗布・乾燥などの公知の技術により形成することができる。
【００２０】
（工程７：陰極端子部の形成）
その後、固体電解質層７の上に、グラファイト（Ｇｒ）層と銀ペースト層（以下、グラファイト・銀ペースト層と記す）８を形成し（図２（ｇ））、これを介して陰極外部電極を設けることで、陰極端子部９を形成する（図２（ｈ））。このグラファイト・銀ペースト層８は、固体電解コンデンサにおける公知技術と同様の方法で作成することができる。
【００２１】
この陰極端子部９は、グラファイト・銀ペースト層８の上に銅メッキを施して形成することができる。また、銅等の金属を素材とする平板状の板材を用いて、導電性接着剤でグラファイト・銀ペースト層８と接続してもよい。さらには、グラファイト層の上に直接銅メッキを施してもよく、またグラファイト層の上に直接平板状の板材を接続してもよい。いずれの場合においても、陰極端子部９と周囲の複合金属板１との間に絶縁のためのギャップ１０を設け、陰極端子部９の上面を複合金属板１の上面と同一の平坦面、もしくは略同一面を構成するように形成する。
【００２２】
さらに、陽極を引き出す複合金属板１の表面（上面）地金と陰極端子部９とのギャップ１０を、レジストや熱硬化性エポキシ樹脂に代表される絶縁樹脂で被覆してもよい。この絶縁樹脂がギャップ１０に入り込むことで陽極と陰極の絶縁性を改善でき、陰極端子部９と周囲との接合強度も改善される。なお、この絶縁樹脂は保護層２に用いた絶縁樹脂と同様のものを用いることができる。
【００２３】
（工程８：保護層の除去）
次に、機械的研磨等により保護層２を除去して複合金属板１の銅層１２を露出させる。最後に、陰極端子部９を中心とした所定領域でダイシングを行い、個片の固体電解コンデンサを得る。この個片とした固体電解コンデンサは、凹部を一個のみを含むように切断するもであってもよく、また凹部を二個以上含むように個片とすることもできる。
【００２４】
なお、本実施形態において、凹部３を形成する際にエッチング処理を行った場合でも、このエッチング処理は工程４の拡面化処理を目的としていないため、凹部が形成される程度の侵食でよく、長時間のエッチング処理は不要である。
【００２５】
（作用・効果）
（１）本実施形態では、複合金属板１の凹部３に拡面化層５、酸化皮膜層６、固体電解質層７、陰極端子部９といった固体電解コンデンサの各要素を複合金属板１の片面に集積構成することで、電流経路が短く過渡応答性に優れ、薄型で部品配置の自由度にも優れた多端子型の固体電解コンデンサを効率良く製造することができる。
【００２６】
（２）従来のように拡面化処理をエッチングで行うとアルミニウム等の弁金属からなる金属板１１の厚みによってそのエッチング深さが制限されてしまう。これに対して、拡面化処理を金属蒸着で行うことにより、弁金属からなる金属板１１の厚みに左右されず、金属蒸着の蒸着量を制御することで、表面積を制御し、任意の容量のコンデンサを得ることができる。
【００２７】
（３）弁金属からなる金属板１１の板厚は変えずに、所望の容量の製品を製造でき、製造ラインの汎用性を高めることができる。例えば、弁金属からなる金属板１１を薄い板厚で共通化し、金属蒸着の厚みを変更することで製品容量を変えることも可能である。
【００２８】
（４）複合金属板１に予め形成されている銅層１２を陽極端子として利用することができる。このため、金バンプや半田ボールなど時間のかかる端子形成が不要となり、陽極端子を形成する工程を省略することができ、工程の簡略化を図ることができる。また、構造も単純化でき、信頼性にも優れ、製造効率も一層改善される。
【００２９】
（５）コンデンサとしての容量保持部である酸化皮膜層６と固体電解質層７の界面の近傍に陰極端子部９が形成される構造であり、酸化皮膜層６と陰極端子部９と接続する回路パターンやＬＳＩ等のデバイスまでの距離が短く、コンデンサ内部の電流引回し経路が短縮されるため、電源電圧の不安定化に対する過渡応答性が改善される。
【００３０】
（６）従来のようなサンドイッチ構造が不要となるため薄型化が可能になると共に、上記のような単純合理的な端子構造を用いることによって小型化が実現され、実装面積が３ｍｍ四方程度まで縮小可能となる。
【００３１】
（７）複合金属板１の厚さや陰極端子部９の厚さを制御し、各極外部端子部の高さを略同一平面位置に統一することで、全体を無駄のない同一平面形状とすることができる。固体電解コンデンサを、電流供給対象であるＬＳＩに対して、基板との間や基板の裏面、垂直方向に積層配置するなど、配置や配線の自由度が一層増大し、過渡応答性が一層改善される。
【００３２】
（８）ＬＳＩと近接して設置して電流経路が短縮されることと、実装される回路パターンやＬＳＩ等のデバイスの端子位置に合致するように、固体電解コンデンサの陽極端子や陰極端子の導出位置、サイズなどの条件を任意に設定することができる。このため、実装する回路パターンや接続されるＬＳＩ等のデバイスに対して最適な電極引き出し構造を実現できる。
[第２の実施形態]
本実施形態の固体電解コンデンサは、図３及び図４に示すような工程１〜８に従って製造される。
【００３３】
（工程１：凹部を有する複合金属板の用意）
まず、予め凹部３が形成されて弁金属からなる金属板１１が露出した、金属板１１と金属層としての銅層１２との複合金属板１を用意する（図３（ａ））。ここで、弁金属としては第１の実施形態と同様に、アルミニウムが望ましいが、タンタル、ニオブ、チタン等を用いることもできる。また、金属板１１の厚さは５０から８００μｍを用いることができる。
【００３４】
複合金属板１は、アルミニウム製金属板１１に凹部３となる部分をマスキングした後、銅メッキを施して金属層としての銅層１２を形成して作製できる。また、アルミニウム板と銅板を重ねて圧延したクラッド材を用いて製造することもできるが、この場合は、凹部３の部分を除いた、いわゆる井桁状の銅板を圧延してクラッド材とすれば良い。また、上記金属層としては、銅層１２以外にもニッケル等の金属層を用いることができ、さらに表面に他のメッキ層を形成してもよい。
【００３５】
（工程２：保護層の形成）
次に、複合金属板１における銅層１２の部分に保護層２を形成する（図３（ｂ））。
【００３６】
以下、絶縁層４の形成（図３（ｃ）の工程３）、拡面化層５の形成（図３（ｄ）の工程４）、酸化皮膜層６の形成（図４（ｅ）の工程５）、固体電解質層７の形成（図４（ｆ）の工程６）、陰極端子部の形成（図４（ｇ），（ｈ）の工程７）及び保護層の除去(図４（ｉ）の工程８)を第１の実施形態と同様に実施することによって、固体電解コンデンサを作製することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１…複合金属板
２…保護層
３…凹部
４…絶縁層
５…拡面化層
６…酸化皮膜層
７…固体電解質層
８…グラファイト・銀ペースト層
９…陰極端子部
１０…ギャップ
１１…金属板
１２…銅層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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